CN101067388B - 具有带定位部件的中心偏压滑阀的阀促动器组件 - Google Patents

Abstract

用于发动机的阀促动器组件包括可移动的提升阀，以及可移动的第一和第二滑阀。该组件还包括中间通路，驱动通路，以及第一和第二反馈通路，中间通路将第一和第二滑阀互连，第一和第二反馈通路将第二滑阀和所述提升阀互连。所述阀促动器组件包括一促动器，促动器与第一滑阀协作以便定位第一滑阀以选择性地允许高压流体流向第二滑阀驱动通路，进而定位发动机气门。所述阀促动器组件进一步包括第一和第二开/关阀，第一和第二开/关阀分别与第一反馈通路和第二反馈通路流体连通以便选择性地排空第一和第二反馈通路，进而控制第二滑阀的动作。第二滑阀包括定位部件定位部件，定位部件定位部件可操作地将第二滑阀保持在中心偏压位置。

Description

具有带定位部件的中心偏压滑阀的阀促动器组件

政府许可的权利

美国政府对本发明颁布了许可权，并具有在有限地域内要求专利所有人在合理条件下授权他人实施的权利，所述合理的条件如能源部颁发的DE-FC-26-05NT42415条款。

技术领域

本发明涉及用于内燃机的阀促动器组件。

背景技术

为车辆内燃机提供气门机构或阀促动器组件是公知的。通常，气门机构包括一个或多个进气及排气阀，由发动机驱动的凸轮轴，以及可操作地与凸轮和阀连接的摇杆，该凸轮轴具有至少一个或多个凸轮。

近年来，用于内燃机的无凸轮气门机构已经得到发展。由于其能够为具体的发动机操作状态提供阀门升程以提高发动机性能，因此无凸轮气门机构已经为内燃机设计领域所青睐。

发明内容

提供一种用于内燃机的阀促动器组件，该阀促动器组件具有壳体，可移动的提升阀，以及可移动的第一滑阀。还提供具有中心偏压位置和定位部件的可移动的第二滑阀。驱动通路将第二滑阀和提升阀互连，同时中间通路将第一滑阀和第二滑阀互连。第一反馈通路将第二滑阀和提升阀互连，第二反馈通路将第二滑阀和提升阀互连。促动器可操作地与第一滑阀配合将第一滑阀定位，以便选择性地允许流体流进和流出第二滑阀和驱动通路，进而定位所述提升阀。第一开/关阀与第一反馈通路流体连通以选择性地排空第一反馈通路。第二开/关阀与第二反馈通路流体连通以选择性地排空第二反馈通路，借此第一开/关阀和第二开/关阀控制第二滑阀的动作。

所述壳体可以形成与驱动通路流体连通的第一流体腔和与第一反馈通路流体连通的第二流体腔。另外，第一开/关阀通路可以将第二流体腔和第一开/关阀互连，而第二开/关阀通路将第三流体腔和第二开/关阀互连。所述壳体壳体进一步形成与第二反馈通路流体连通的第三流体腔。所述阀促动器组件可以进一步地包括可操作地与提升阀协作的第二活塞，其中第二活塞位于壳体壳体内且在其一侧具有所述第三流体腔。

所述壳体可以形成第四流体腔，第四流体腔位于第二滑阀的一端并与第一反馈通路流体连通。所述壳体可以形成第五流体腔，第五流体腔位于第二滑阀相对第四流体腔的另一端并与第二反馈通路流体连通。第二滑阀弹簧和保持器至少部分地位于所述第四流体腔内，并可操作来向中心偏压位置偏压第二滑阀。第三滑阀弹簧和保持器至少部分地位于所述第第五流体腔内，并可操作来向中心偏压位置偏压第第二滑阀。第二滑阀弹簧和保持器以及第三滑阀弹簧和保持器协作以给第二滑阀提供定位特性。还提供了应用阀促动器组件的内燃机。

本发明的上述特征和优点以及其他的特征和优点从下面论述中将变得更加明显，所述论述是结合附图对实现本发明的最佳方式进行的论述。

附图说明

图1是根据本发明的阀促动器组件的示意图，该示意图说明了与车辆发动机的操作关系；

图2是图1所示的阀促动器组件的一部分的部分剖面视图，该图说明了具有定位部件的第二滑阀；以及

图3是图1所示的阀促动器组件与图2所示的第二滑阀的部分剖面视图。

具体实施方式

参见附图，其中类似的附图标记表示贯穿几个附图的相同或类似的元件，图1显示了根据本发明的阀促动器组件10。阀促动器组件10适宜与车辆(未示出)发动机一起使用，发动机如12所示。发动机12是内燃型的，例如火花点燃式或压缩点燃发动机。发动机12包括一发动机体14，发动机体14具有气缸内径16，气缸内径16具有在其中往复移动的活塞(未显示)。气缸盖18可移除地安装在发动机体14上并且封闭气缸内径16的一端。气缸内径16，气缸盖18，以及活塞配合形成一可变容量的燃烧室20。气缸盖18具有至少一阀口或开口22，在那里选择性地与燃烧室20连通。发动机12还包括一可移动的提升阀24以有选择地打开阀口22至燃烧室20。提升阀24具有一阀杆部分26以及位于阀杆部分26一端的阀头部分28。应当理解，所述提升阀24可能是进气或排气阀，而相应的阀口22可能是进气口或者或排气口。还应该理解，所述阀促动器组件10作为用于发动机12的一个无凸轮气门机构。

所述阀促动器组件10包括一相对于所述气缸盖18安装的壳体30。所述壳体30具有一主要的或第一流体腔32。所述阀促动器组件10还包括一第一活塞34，该第一活塞34连接到，或与所述提升阀24的阀杆部分26接触。第一活塞34在所述壳体30的第一流体腔32内可往复地移动并在壳体30中形成第二流体腔36。所述阀促动器组件10包括同轴布置在所述阀杆部分26周围且与所述气缸盖18接触的阀弹簧38。所述阀弹簧38操作来向关闭位置偏压所述提升阀24，如图3所示。应当理解所述阀头部分28与安装在所述气缸盖18上的阀座40协作，以在提升阀24处于闭合位置时封闭或闭合阀口22。

所述阀促动器组件10还包括第一滑阀42，滑阀42可以在壳体30确定的缸径43内来回地移动。第一滑阀42与所述壳体30的第一个流体腔32选择性地流体连通。第一滑阀42是三位三通型的阀。第一滑阀42具有一高压阀口44和一低压阀口46。第一个滑阀42还具有，如下所述，通过中间通路50，与第二滑阀49流体连通的第一流体腔阀口48。所述内径43与第一滑阀42配合以形成一腔室52。应当理解的是，第一滑阀42控制流向/来自第二滑阀49的流量。

所述阀促动器组件10包括位于第一滑阀42上与腔室52相反的端部的促动器54。所述促动器54优选为线型的，例如是电连接至一电源的螺线管，所述电源例如为控制器56。所述阀促动器组件10还包括第一滑阀簧元件58，阀簧元件58位于腔室52内并可操作来向所述促动器54偏压第一个滑阀42。应当理解的是，所述控制器56选择性地且可变地给促动器54供电以在内径43内移动第一滑阀42克服第一滑阀簧元件58产生的偏压力。

所述阀促动器组件10还包括一正移位液压泵60和与液压泵60以及高压阀口44流体互连的高压线路62。所述阀促动器组件10包括流体储蓄器64和与所述流体储蓄器64以及低压阀口46流体互连的低压线路66。应当理解，液压泵60可以与流体储蓄器64或分开的流体储蓄器68流体连通，如图1所示。

如上所述，所述阀促动器组件10包括与所述壳体30的第一流体腔32流体连通的第二滑阀49。第二滑阀49与第一滑阀42流体连通。第二滑阀49是三位两通类型的，其可在所述壳体30确定的内径70内来回地移动。另外第二滑阀49具有一中心偏压位置和一定位部件。所述定位部件操作来维持第二滑阀49处于中心偏压位置。第二滑阀49具有通过中间通路42与第一滑阀42流体连通的第一阀口72，以及通过驱动通路76与第一流体腔32流体连通的第二阀口74。第二滑阀49还包括第三阀口78和第四阀口82，第三阀口78通过第一反馈通路80与第二流体腔36流体连接，第四阀口82通过第二反馈通路84与第三流体腔86流体连接，这在下文中予以描述。应当理解的是，第二滑阀49选择性地和可变地控制流向第一流体腔32的流量。

所述阀促动器组件10包括由壳体30限定的第三流体腔86。所述阀促动器组件10还包括一第二活塞88，第二活塞88可操作地连接至第一活塞34并可以在壳体30的第三流体腔86内来回地移动。所述内径70和第二滑阀49配合以在第二滑阀49的一端形成第四流体腔90，第四流体腔90与所述第三阀口78流体连通。进一步地，所述内径70和第二滑阀49配合以在第二滑阀49相对于第四流体腔90的一端形成第五流体腔92，第五流体腔92与所述第四阀口82流体连通。

所述阀促动器组件10包括第二滑阀弹簧94，第二滑阀弹簧94位于所述第四流体腔90内并可操作地在缸径70内向中心偏压位置偏压第二滑阀49。类似地，所述阀促动器组件10还包括第三滑阀弹簧96，第三滑阀弹簧96位于第五流体腔92内并可操作地在缸径70内向中心偏压位置偏压第二滑阀49。应当理解的是，在第五流体腔92内用以克服第二滑阀弹簧94的力的或在第四流体腔90内用以克服第三滑阀弹簧96的力的足够的流体压力，会偏压第二滑阀49远离所述中心偏压位置。第二滑阀49的操作和结构将在下文结合图2和3进行更详细地描述。

所述阀促动器组件10进一步包括第一开/关阀98，开/关阀98与第二流体腔36流体连通。第一开/关阀98，优选两通磁性可闭合型的，并且响应控制器56发出的控制信号。第一开/关阀98具有第一阀口100和第二阀口102。第一阀口100与通过第一开/关阀通路104与第二流体腔36流体连通。所述阀促动器组件10包括流体储蓄器106，流体储蓄器106通过低压线路108与第二阀口102流体连通。应当理解的是，所述流体储蓄器106可以作为一低压压力源。所述领域的技术人员应当认识到，流体储蓄器64，68，以及106可以合并或分开，如图1所示。

所述阀促动器组件10进一步包括第二开/关阀110，第二开/关阀110与第三液压油腔86流体连通。第二开/关阀110优选是两路磁性可闭合型的，并且响应控制器56发出的控制信号。第二开/关阀110具有第一阀口112和第二阀口114。第一阀口112通过第二开/关阀通路116与第三流体腔86流体连通。所述流体储蓄器106通过低压线路118与第二阀口114流体连通。所述低压线路118与所述流体储蓄器106流体连通。

现在参见图2，这里显示了图1中所示的阀促动机构10的一部分。如上所述，所述壳体30确定了内径70，在内径70内第二滑阀49是可移动的。所述壳体30确定了内径120，内径120进一步确定了第四流体腔90。类似地，所述壳体30确定了内径122，内径122进一步确定了第五流体腔92。所述内径120和122位于内径70的两端，并且通常是直径大于内径70的直径，这样便形成各自的台阶124和126。第一弹簧保持器128和第二弹簧保持器130位于各自相应的孔120和122内。第一弹簧保持器128靠弹簧94的力量被偏压向台阶124，同样，第二弹簧保持器130弹簧96的力量被偏压向台阶126。当第四流体腔90被通过第一反馈通路80加压时，第一弹簧保持器128充分地确定了一开口132，以允许加压流体作用于第二滑阀49上。当第五流体腔92被通过第二反馈通路84加压时，第二弹簧保持器130充分地确定了一开口134，以允许加压流体作用于第二滑阀49上。优选地，第二滑阀49的轴向长度小于或等于所述内径70的轴向长度。

操作时，随着第四流体腔90内流体压力的增加，流体压力的偏压力会导致第二滑阀49在内径70内上升，如图2所示。当第四流体腔90内的流体压力到足够克服由弹簧96提供的偏压力的时候，第二滑阀49将在内径70内移动偏压弹簧保持器130使其与台阶126分开。应当理解的是，所述弹簧94不提供影响第二滑阀49运动的偏压力。可选择地，随着第五流体腔92内流体压力的增加，流体压力的偏压力会导致第二滑阀49在内径70内下降，如图2所示。当第五流体腔90内的流体压力到足够克服由弹簧94提供的偏压力的时候，第二滑阀49将在内径70内移动偏压弹簧保持器128使其与台阶124分开。应当理解的是，所述弹簧96不提供影响第二滑阀49运动的偏压力。在第四或第五流体腔90和92内出现低压波动或扰动时，所述定位部件允许第二滑阀49保持在内径70中的中间偏压位置。随着第二滑阀49在内径70内移动离开中间偏压位置，在中间通路50和驱动通路76之间的流体的流动被选择性地且可变地限制。

现在参见图3，这里显示了图1中所示的阀促动器组件10的部分剖面视图，阀促动器组件10使用了在图2中说明的第二滑阀49。所述阀促动器组件10的操作将参考图1，2和3进行详细的论述。当提升阀24在关闭位置时，即，如图3所示，所述头部分28与所述阀座40接触时，促动器54由所述控制器56控制为解除激励，以便第一滑阀弹簧元件促使第一滑阀42上升，如图3所示，进而将中间通路50与低压线路66连通。第一和第二开/关阀98和110打开以便第二流体腔36和第三流体腔86都处于与流体储蓄器106流体连通的状态。第二滑阀弹簧94和第三滑阀弹簧96与各自的弹簧保持器128和130协作，以在上文中结合图2所述的中间偏压位置处保持或偏压第二滑阀49。当第二滑阀49在内径70中处于中间偏压位置时，如图3所示，第一流体腔32通过中间通路50和驱动通路76与低压线路66流体连通。当第一流体腔32，第二流体腔36以及第三流体腔86排空或与他们各自的低压线路66，108以及118连通时，阀弹簧38偏压提升阀24至关闭位置从而禁止阀口22和燃烧室20连通。

为了将提升阀24从关闭位置偏压到打开位置，控制器56给促动器54供电从而使促动器54克服第一滑阀弹簧58的偏压力并驱动第一滑阀42下降，这样中间通路50与高压线路62流体连通。第一与第二开/关阀98和110保持打开以便第二流体腔36和第三流体腔86通过各自的低压线路108和118与流体储蓄器106流体连通。处于压力下的流体通过驱动通路76与第一流体腔32连通。当施加在第一活塞34上的加压流体的力足够克服阀弹簧38的力时，提升阀24被偏压至打开的位置。

为了在一预定升起位置停止所述提升阀24，例如当处于调节阀提升模式时，控制器56控制第二开/关阀110打开而第一开/关阀98闭合，从而禁止在第二流体腔36和流体储蓄器106之间的流体连通。随着提升阀24的打开，第一活塞促使流体促使第二流体腔36内的流体通过反馈通路80流向第四流体腔90，第四流体腔90驱动第二滑阀49在内径70内上升。该上升运动直到第二滑阀49阻断驱动通路76与中间通路50之间的流体连通时停止并接触机械止动器。当第二滑阀49到达这个平衡点时，所述提升阀24将停止在理想的提升位置。应当理解的是，理想的提升位置由第一开/关阀98的操作计时确定，第一开/关阀98由控制器56控制。

为了闭合提升阀24，控制器56停止给促动器54供电。第一滑阀弹簧58随后向上偏压第一滑阀42，以便使中间通路50与低压线路66连通，进而与流体储蓄器64连通。第一开/关阀98被控制器56控制打开以便第二流体腔36与流体储蓄器106流体连通。第二滑阀弹簧94与第三滑阀弹簧96与所述各自的弹簧保持器128与130合作以便偏压第二滑阀49至中心偏压位置。第一流体腔32内的加压流体通过驱动通路76排到流体储蓄器64，同时阀弹簧38偏压提升阀24至关闭位置。应当理解的是，随着提升阀24的关闭，第一和第二开/关阀98和110被命令打开以便第二流体腔36和第三流体腔86都与流体储蓄器106流体连通，低压流体充满第二和第三流体腔36和86。

在提升阀24回到关闭位置的过程中，为了在预定位置停止提升阀24，控制器56命令第二开/关阀110闭合借此禁止第三流体腔86与流体储蓄器106之间的流体连通。随着提升阀24的关闭，其会从第三流体腔86向第五流体腔92排放液压油，借此驱动第二滑阀49下降。这个动作直到第二滑阀49限制了中间通路50与驱动通路76之间的流体连通时才停止，同时第二滑阀49接触到它的机械止动器。当第二滑阀49到达这个平衡点时，所述提升阀24会停在发动机气门阀座的位置上。应当理解的是，在提升阀24关闭运动的过程中，随着提升阀24的阀头部分28冲击阀座40，这个特征较好地控制了冲击速度。

通过采用液压反馈通路80和84，本发明的阀促动器组件10被制造成开环稳定的，开/关阀98和110被用来选择性地对各自的反馈通路80和84加压或降压。开环稳定性意味着系统对给定的输入信号的响应是有限的。由开环稳定性获得的较好的可控性使得阀促动器组件10可以提供较好的性能。本发明的阀促动器组件10通过反馈通路80和84精确地控制第二滑阀49的运动。另外，当第二滑阀49被从中心偏压位置偏压时，因为只有一个滑阀簧94或96的预载荷作用在第二滑阀49上，因此实现了与第二滑阀49定位部件一起的中心偏压，如图2和3所示。当第四流体腔90和第五流体腔92之间出现轻微的压力波动时，第二滑阀49的定位部件允许第二滑阀49保持在中心偏压位置，借此对提升阀24的打开和闭合进行精确的控制。

尽管已经详细描述了实现本发明的最佳方式，但所属技术领域技术人员应当认识到，实现本发明的各种可选择的设计和实施方案都落在随附的权利要求之内。

Claims (7)

1.一种用于内燃机的阀促动器组件，包括：

壳体；

可移动的提升阀；

可移动的第一滑阀；

具有中心偏压位置以及定位部件的可移动的第二滑阀；

将第二滑阀和提升阀互连的驱动通路；

将第一滑阀和第二滑阀互连的中间通路；

将第二滑阀和提升阀互连的第一反馈通路；

将第二滑阀和提升阀互连的第二反馈通路；

促动器，可操作地与所述第一滑阀协作以便定位所述第一滑阀，借此选择性地允许流体流进和流出所述第二滑阀以及所述驱动通路，进而定位所述提升阀；

与所述第一反馈通路流体连通的第一开/关阀，第一开/关阀选择性地排空所述第一反馈通路；以及

第二开/关阀，与第二反馈通路流体连通以选择性地排空第二反馈通路，借此第一开/关阀和第二开/关阀控制第二滑阀的动作；

其中所述定位部件包括在第一弹簧保持器和所述壳体之间预加载的第二滑阀弹簧，和在第二弹簧保持器和所述壳体之间预加载的第三滑阀弹簧；并且

其中当所述第二滑阀从所述中心偏压位置偏移时，所述第二滑阀弹簧和所述第三滑阀弹簧中仅一个的预载荷应用到所述第二滑阀。

2.如权利要求1所述的阀促动器组件，所述壳体限定与所述驱动通路流体连通的第一流体腔和与所述第一反馈通路流体连通的第二流体腔。

3.如权利要求2所述的阀促动器组件，进一步包括第一活塞，第一活塞可操作地与所述提升阀协作，第一活塞位于所述壳体内并在一侧具有所述第一流体腔，在相对的另一侧具有所述第二流体腔。

4.如权利要求3所述的阀促动器组件，其中所述壳体限定与所述第二反馈通路流体连通的第三流体腔；以及

阀促动器组件进一步包括第二活塞，第二活塞可操作地与提升阀协作，第二活塞位于所述壳体内且在它的一侧具有第三流体腔。

5.如权利要求4所述的阀促动器组件，进一步包括：

将所述第二流体腔与所述第一开/关阀互连的第一开/关阀通路；

将所述第三流体腔与所述第二开/关阀互连的第二开/关阀通路。

6.如权利要求4所述的阀促动器组件，其进一步包括：

由所述壳体限定的第四流体腔，第四流体腔位于所述第二滑阀的一端，其中所述第四流体腔与所述第一反馈通路流体连通；

由所述壳体限定的第五流体腔，第五流体腔位于第二滑阀与所述第四流体腔相对的一端，其中所述第五流体腔与所述第二反馈通路流体连通；

所述第二滑阀弹簧以及所述第一弹簧保持器至少部分地位于所述第四流体腔内并且可操作地向所述中心偏压位置偏压所述第二滑阀；

所述第三滑阀弹簧以及所述第二弹簧保持器至少部分地位于所述第五流体腔内并且可操作地向所述中心偏压位置偏压第二滑阀。

7.一种内燃机，具有发动机体和安装于其上的气缸盖，气缸盖包括至少一个可在气缸盖中移动的提升阀，所述内燃机包括：

相对所述气缸盖安装的阀促动器组件，所述阀促动器组件包括：

壳体；

可移动提升阀；

可移动的第一滑阀；

具有中心偏压位置以及定位部件的可移动的第二滑阀；

将第二滑阀和提升阀互连的驱动通路；

将第一滑阀和第二滑阀互连的中间通路；

将第二滑阀和提升阀互连的第一反馈通路；

将第二滑阀和提升阀互连的第二反馈通路；

促动器，可操作地与所述第一滑阀协作以便定位所述第一滑阀，借此选择性地允许流体流进和流出所述第二滑阀以及所述驱动通路，进而定位所述提升阀；

与所述第一反馈通路流体连通的第一开/关阀，第一开/关阀选择性地排空所述第一反馈通路；

第二开/关阀，与第二反馈通路流体连通以选择性地排空第二反馈通路，借此第一开/关阀和第二开/关阀控制第二滑阀的动作；

由所述壳体限定且设置成与所述驱动通路流体连通的第一流体腔；

由所述壳体限定且设置成与所述第一反馈通路流体连通的第二流体腔；

由所述壳体限定并布置为与所述第二反馈通路流体连通的第三流体腔；

由所述壳体限定的第四流体腔，第四流体腔位于所述第二滑阀的一端，其中所述第四流体腔与所述第一反馈通路流体连通；

由所述壳体限定的第五流体腔，第五流体腔位于第二滑阀与所述第四流体腔相对的一端，其中所述第五流体腔与所述第二反馈通路流体连通；

第一活塞，第一活塞可操作地与所述提升阀协作，第一活塞位于所述壳体内并在一侧具有所述第一流体腔，在相对的另一侧具有所述第二流体腔；

第二活塞，第二活塞可操作地与所述提升阀协作，第二活塞位于所述壳体内并在其一侧具有所述第三流体腔；

在第一弹簧保持器和所述壳体中间的第二滑阀弹簧，所述第一弹簧保持器和所述第二滑阀至少部分地位于所述第四流体腔内并且可操作地向所述中心偏压位置偏压所述第二滑阀；

在第二弹簧保持器和所述壳体中间的第三滑阀弹簧，所述第二弹簧保持器和所述第三滑阀至少部分地位于所述第五流体腔内并且可操作地向所述中心偏压位置偏压第二滑阀；以及

所述第二滑阀弹簧和所述第一弹簧保持器以及第三滑阀弹簧和所述第二弹簧保持器配合以便为第二滑阀提供所述定位部件；并且

其中当所述第二滑阀从所述中心偏压位置偏移时，所述第二滑阀弹簧和所述第三滑阀弹簧中仅一个的预载荷应用到所述第二滑阀。

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